JP6513499B2 - ワッシャ及びワッシャの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、円弧状に形成されるワッシャの技術に関する。

従来、円弧状に形成されるワッシャの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、円弧状（半円状）の２つのワッシャ（ワッシャ部材）を２枚組み合わせて、シリンダブロックに組み付ける技術が開示されている。このような円弧状のワッシャは、板状の素材を所定の金型で打ち抜く（プレス加工を施す）ことで製造することができる。

しかしながら、このようなワッシャは、高い耐摩耗性を有する等の高性能な材料により形成された素材を打ち抜いて形成した場合、高コストになる場合がある点で不利であった。

特開２０１０−２３１９３号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、コストの削減を図ることが可能なワッシャ及びワッシャの製造方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、複数の構成部材を互いに接合することで円弧状に形成されるワッシャであって、前記複数の構成部材のうち少なくとも１つの構成部材は、その他の構成部材とは異なる材料で形成され、前記複数の構成部材は、隣接する前記構成部材と係合される係合部を具備し、前記係合部は、当該係合部が形成される前記構成部材のその他の部分に比べて板厚方向の厚さが薄くなるように形成され、隣接する前記構成部材の前記係合部が互いに係合された状態でかしめられていることにより、隣接する前記構成部材が互いに接合されているとともに、前記係合部の一部によって溝部が形成されているものである。

請求項２においては、前記複数の構成部材は、同一形状となるように形成されるものである。

請求項３においては、前記複数の構成部材は、円弧状に形成されると共に、円周方向における端部から径方向外側に向かって突出する突出部を具備するものである。

請求項４においては、前記複数の構成部材のうち少なくとも１つの構成部材は、異なる複数の金属材料からなるバイメタル材によって形成されるものである。

請求項５においては、板状の第一素材及び前記第一素材とは異なる材料で形成された板状の第二素材を準備する準備工程と、前記第一素材から少なくとも１つの第一構成部材を得ると共に、前記第二素材から少なくとも１つの第二構成部材を得る構成部材形成工程と、前記構成部材形成工程で得られた前記少なくとも１つの第一構成部材及び前記少なくとも１つの第二構成部材を互いに接合することで円弧状のワッシャを形成する接合工程と、を具備し、前記第一構成部材及び前記第二構成部材はそれぞれ、互いに係合可能な係合部を具備し、前記係合部は、当該係合部が形成される前記第一構成部材又は前記第二構成部材のその他の部分に比べて板厚方向の厚さが薄くなるように形成されており、前記接合工程において、前記第一構成部材の前記係合部及び前記第二構成部材の前記係合部を互いに係合した状態でかしめることにより、前記第一構成部材及び前記第二構成部材を互いに接合するともに、前記係合部の一部によって溝部を形成するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、コストの削減を図ることができる。

請求項２においては、コストの削減を図ることができる。

請求項３においては、強度の向上を図ることができる。

請求項４においては、性能（耐摩耗性、摩擦係数等）の向上を図ることができる。

請求項５においては、コストの削減を図ることができる。

第一実施形態に係るスラストワッシャの構成を示した正面図。 （ａ）構成部材の形状を示した正面図。（ｂ）Ａ−Ａ断面図。 スラストワッシャの製造方法を示した図。 素材から第一構成部材及び第二構成部材を得る様子を示した正面図。 第二実施形態に係るスラストワッシャを示した正面図。 第二実施形態に係る構成部材の形状を示した正面図。 第三実施形態に係るスラストワッシャを示した正面図。 第四実施形態に係るスラストワッシャを示した正面図。 （ａ）第四実施形態に係るスラストワッシャを示した分解斜視図。（ｂ）第四実施形態に係るスラストワッシャを示した斜視図。 （ａ）第五実施形態に係るスラストワッシャを示した正面図。（ｂ）第五実施形態に係るスラストワッシャを示した分解斜視図。

以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｌ、矢印Ｒ、矢印Ｆ及び矢印Ｂで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、左方向、右方向、前方向及び後方向と定義して説明を行う。

以下では、図１及び図２を用いて、第一実施形態に係るスラストワッシャ１について説明する。

スラストワッシャ１は、軸部材（例えば、エンジンのクランクシャフト等）に設けられ、当該軸部材に加わるスラスト方向の荷重を受けるものである。スラストワッシャ１は、後述する板状の素材Ｎ１及び素材Ｎ２から得られた部材を組み合わせることで形成される。これによって、スラストワッシャ１は、前後方向に略一定の厚みを有する板状に形成される。以下では、正面から見たスラストワッシャ１の形状について説明する。スラストワッシャ１は、主として２つの第一構成部材１０、及び２つの第二構成部材２０を具備する。

図１及び図２に示す第一構成部材１０は、前後方向に略一定の厚みを有する板状の部材である。第一構成部材１０は、中心角が９０度の略円弧状に形成される。第一構成部材１０は、径方向に沿って略一定の幅を有するように形成される。第一構成部材１０は、前面と背面で異なる素材を用いられたバイメタル材によって形成される。これによって、第一構成部材１０は、所望の性能（耐摩耗性、摩擦係数等）を有するように形成されている。第一構成部材１０には、主として突出部１１及び溝部１２が形成される。

突出部１１は、第一構成部材１０から径方向外側に向かって突出する部分である。突出部１１は、第一構成部材１０の両端にそれぞれ形成される。突出部１１は、第一構成部材１０の外周面から径方向外側に延びるように形成される。突出部１１は、正面視略矩形状に形成される。このように、第一構成部材１０の両端部に突出部１１が形成されることで、当該第一構成部材１０の端面の径方向長さＬは、その他の部分（第一構成部材１０の中途部）の径方向長さ（径方向に沿った幅）Ｗよりも長くなる。

溝部１２は、第一構成部材１０の表面（前面）に形成される凹部である。溝部１２は、第一構成部材１０の内周と外周を連通するように、径方向に沿って延びるように形成される。溝部１２は、第一構成部材１０の両端部近傍にそれぞれ形成される。

図１に示す第二構成部材２０は、前後方向に略一定の厚みを有する板状の部材である。第二構成部材２０は、第一構成部材１０と同一形状に形成される。よって、第二構成部材２０の各部には、対応する第一構成部材１０の各部と同一の符号を付して説明を省略する。第二構成部材２０は、単一種類の金属材料（前記バイメタル材よりも安価な材料、例えば鉄系材料）によって形成される。

図１に示すように、上述の如く構成された第一構成部材１０及び第二構成部材２０を組み合わせて、スラストワッシャ１が形成される。具体的には、２つの第一構成部材１０及び２つの第二構成部材２０が円弧状（円環状）に交互に並んで、円環状のスラストワッシャ１が形成される。

このように形成されたスラストワッシャ１は、バイメタル材によって形成された第一構成部材１０によって、所望の性能（耐摩耗性、摩擦係数等）が確保されている。またその他の部分は、比較的安価な金属材料によって形成された第二構成部材２０で形成されているため、コストの低減を図ることができる。

また、スラストワッシャ１の突出部１１は、当該スラストワッシャ１を機械等に組みつける際に当該機械に係合させることで、回り止めとして利用することができる。

また、スラストワッシャ１の溝部１２は、当該スラストワッシャ１が機械等に組みつけられた際の、潤滑油の流通経路として利用される。すなわち、潤滑油は、当該溝部１２を介してスラストワッシャ１の内周側と外周側とを行き来することができる。

以下では、図３及び図４を用いて、上述の如く構成されるスラストワッシャ１の製造方法について説明する。

図３に示すように、スラストワッシャ１は、主として準備工程Ｓ１、構成部材形成工程Ｓ２及び接合工程Ｓ３を経て製造される。

準備工程Ｓ１は、素材Ｎ１及び素材Ｎ２を準備する工程である。図４に示すように、素材Ｎ１及び素材Ｎ２は矩形板状の部材である。素材Ｎ１及び素材Ｎ２は、長手方向を上下方向に向けた状態で配置される。素材Ｎ１は、前面と背面で異なる素材を用いられたバイメタル材によって形成される。素材Ｎ２は、単一種類の金属材料（前記バイメタル材よりも安価な材料、例えば鉄系材料）によって形成される。

準備工程Ｓ１が行われた後、構成部材形成工程Ｓ２が行われる。

構成部材形成工程Ｓ２は、準備工程Ｓ１において準備された素材Ｎ１及び素材Ｎ２を加工して、第一構成部材１０及び第二構成部材２０を得る工程である。図４に示すように、構成部材形成工程Ｓ２では、所定の金型を用いて素材Ｎ１を複数回打ち抜くことにより、複数の第一構成部材１０が得られる。この際、プレス加工によって第一構成部材１０に溝部１２が形成される。同様に、構成部材形成工程Ｓ２では、所定の金型を用いて素材Ｎ２を複数回打ち抜くことにより、複数の第二構成部材２０が得られる。

構成部材形成工程Ｓ２が行われた後、接合工程Ｓ３が行われる。

接合工程Ｓ３は、構成部材形成工程Ｓ２で得られた第一構成部材１０及び第二構成部材２０を互いに接合する工程である。具体的には、第一構成部材１０の端面と第二構成部材２０の端面を当接させた状態で、適宜の方法（例えば、レーザー溶着等）により当該第一構成部材１０と第二構成部材２０とを接合する。

この際、第一構成部材１０及び第二構成部材２０の端面の径方向長さＬは、その他の部分の径方向長さＷよりも長く形成されている。このため、接合部分の面積を広く確保することができ、接合強度の向上を図ることができる。

このようにして、接合工程Ｓ３において、２つの第一構成部材１０と２つの第二構成部材２０とを交互に接合することで、円環状のスラストワッシャ１が形成される（図１参照）。

以上の如く、本実施形態に係るスラストワッシャ１（ワッシャ）は、複数の構成部材（２つの第一構成部材１０及び２つの第二構成部材２０）を互いに接合することで円弧状に形成されるスラストワッシャ１であって、前記複数の構成部材のうち第二構成部材２０（少なくとも１つの構成部材）は、第一構成部材１０（その他の構成部材）とは異なる材料（比較的安価な材料）で形成されるものである。
このように構成することにより、コストの削減を図ることができる。すなわち、スラストワッシャ１全体を比較的高価な材料（バイメタル材）で形成する必要がないため、材料コストを削減することができる。

また、前記複数の構成部材（２つの第一構成部材１０及び２つの第二構成部材２０）は、同一形状に形成されるものである。
このように構成することにより、コストの削減を図ることができる。すなわち、部品形状を共通化することで、製造コスト（金型コスト等）の削減を図ることができる。

また、前記複数の構成部材は、円弧状に形成されると共に、円周方向における端部から径方向外側に向かって突出する突出部１１を具備するものである。
このように構成することにより、強度の向上を図ることができる。すなわち、当該突出部１１同士を接合することにより、接合部分の面積を広く確保することができる。また、当該突出部１１をスラストワッシャ１の回り止めに利用することができる。

また、前記複数の構成部材のうち第一構成部材１０（少なくとも１つの構成部材）は、異なる複数の金属材料からなるバイメタル材によって形成されるものである。
このように構成することにより、性能（耐摩耗性、摩擦係数等）の向上を図ることができる。すなわち、適宜設計されたバイメタル材を用いることで、スラストワッシャ１の性能を向上させることができる。

また、本実施形態に係るスラストワッシャ１の製造方法は、板状の素材Ｎ１（第一素材）及び素材Ｎ１とは異なる材料で形成された板状の素材Ｎ２（第二素材）を準備する準備工程Ｓ１と、素材Ｎ１から少なくとも１つの第一構成部材１０を得ると共に、素材Ｎ２から少なくとも１つの第二構成部材２０を得る構成部材形成工程Ｓ２と、構成部材形成工程Ｓ２で得られた少なくとも１つの第一構成部材１０及び少なくとも１つの第二構成部材２０を互いに接合することで円弧状のスラストワッシャ１を形成する接合工程Ｓ３と、を具備するものである。
このように構成することにより、コストの削減を図ることができる。すなわち、スラストワッシャ１全体を比較的高価な材料（バイメタル材）で形成する必要がないため、材料コストを削減することができる。

以下では、図５及び図６を用いて、第二実施形態に係るスラストワッシャ１０１について説明する。なお、第二実施形態に係るスラストワッシャ１０１が、第一実施形態に係るスラストワッシャ１と異なる点は、第一構成部材１０及び第二構成部材２０に代えて、第一構成部材１１０及び第二構成部材１２０を具備する点である。よって以下では、当該相違点について説明する。なお、第一構成部材１１０及び第二構成部材１２０のうち、第一実施形態に係る第一構成部材１０と対応する箇所には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

第一構成部材１１０が第一実施形態の第一構成部材１０と異なる点は、その形状（具体的には、突出部１１に代えて突出部１１１を具備する点）である。突出部１１１は、第一構成部材１１０から径方向外側に向かって突出する部分である。突出部１１１は、第一構成部材１１０の中央部に形成される。突出部１１１は、第一構成部材１１０の外周面から径方向外側に延びるように形成される。突出部１１１は、正面視略矩形状に形成される。第一構成部材１１０は、バイメタル材によって形成される。

図５に示す第二構成部材１２０が第一実施形態の第二構成部材２０と異なる点は、その形状である。第二構成部材１２０は、第一構成部材１１０と同一形状に形成される。よって、第二構成部材１２０の各部には、対応する第一構成部材１１０の各部と同一の符号を付して説明を省略する。第二構成部材１２０は、単一種類の金属材料（前記バイメタル材よりも安価な材料）によって形成される。

図５に示すように、上述の如く構成された第一構成部材１１０及び第二構成部材１２０を組み合わせて、スラストワッシャ１０１が形成される。具体的には、第一構成部材１０の端面と第二構成部材２０の端面とが互いに接合される。これによって、第一実施形態に係るスラストワッシャ１と略同一形状のスラストワッシャ１０１が形成される。

以下では、図７を用いて、第三実施形態に係るスラストワッシャ２０１について説明する。なお、第三実施形態に係るスラストワッシャ２０１が、第一実施形態に係るスラストワッシャ１と異なる点は、第一構成部材１０及び第二構成部材２０に代えて、第一構成部材２１０及び第二構成部材２２０を具備する点である。よって以下では、当該相違点について説明する。

第一構成部材２１０は、前後方向に略一定の厚みを有する板状の部材である。第一構成部材２１０は、中心角が６０度の略円弧状に形成される。第一構成部材２１０は、径方向に沿って略一定の幅を有するように形成される。第一構成部材２１０は、前面と背面で異なる素材を用いられたバイメタル材によって形成される。これによって、第一構成部材２１０は、所望の性能（耐摩耗性、摩擦係数等）を有するように形成されている。

第二構成部材２２０は、前後方向に略一定の厚みを有する板状の部材である。第二構成部材２２０は、第一構成部材２１０と同一形状に形成される。第二構成部材２２０は、単一種類の金属材料（前記バイメタル材よりも安価な材料）によって形成される。

上述の如く構成された第一構成部材２１０及び第二構成部材２２０を組み合わせて、スラストワッシャ２０１が形成される。具体的には、１つの第一構成部材２１０の左右両端面に第二構成部材２２０がそれぞれ接合されて、半円状（中心角が１８０度の円弧状）のスラストワッシャ２０１が形成される。スラストワッシャ２０１は、２つのスラストワッシャ２０１を組み合わせて用いられる。具体的には、２つのスラストワッシャ２０１の端部同士が対向するように、すなわち円環状になるように配置される。

以下では、図８及び図９を用いて、第四実施形態に係るスラストワッシャ３０１について説明する。第四実施形態に係るスラストワッシャが、第三実施形態に係るスラストワッシャ２０１と異なる点は、第一構成部材２１０及び第二構成部材２２０に代えて第一構成部材３１０及び第二構成部材３２０を具備する点、並びに当該第一構成部材３１０と第二構成部材３２０との接合方法である。よって以下では、当該相違点について説明する。

第一構成部材３１０が第三実施形態の第一構成部材２１０と異なる点は、係合部３１１及び薄肉部３１２が形成される点である。第一構成部材３１０は、バイメタル材によって形成される。

係合部３１１は、第二構成部材３２０と係合される部分である。係合部３１１は、第一構成部材３１０の両端部に形成される。係合部３１１は、第一構成部材３１０の両端部から、当該第一構成部材３１０の円周方向に沿って延びるように形成される。係合部３１１は、正面視略Ｊ字状（フック状）に形成される。

薄肉部３１２は、前後方向厚さが薄くなるように形成される部分である。薄肉部３１２は、第一構成部材３１０の両端部（係合部３１１）に形成される。すなわち、係合部３１１は、その他の部分（第一構成部材３１０の中央部）に比べて前後方向厚さが薄くなるように形成される。

第二構成部材３２０が第三実施形態の第二構成部材２２０と異なる点は、係合部３２１及び薄肉部３２２が形成される点である。第二構成部材３２０は、単一種類の金属材料（前記バイメタル材よりも安価な材料）によって形成される。

係合部３２１は、第一構成部材３１０と係合される部分である。係合部３２１は、第二構成部材３２０の一端部に形成される。係合部３２１は、第二構成部材３２０の一端部から、当該第二構成部材３２０の円周方向に沿って延びるように形成される。係合部３２１は、正面視略Ｊ字状（フック状）に形成される。

薄肉部３２２は、前後方向厚さが薄くなるように形成される部分である。薄肉部３２２は、第二構成部材３２０の一端部（係合部３２１）に形成される。すなわち、係合部３２１は、その他の部分（第二構成部材３２０の中央部）に比べて前後方向厚さが薄くなるように形成される。

上述の如く構成された第一構成部材３１０及び第二構成部材３２０を組み合わせて、スラストワッシャ３０１が形成される。具体的には、接合工程Ｓ３において、図９（ａ）に示すように、第一構成部材３１０の両端の係合部３１１に、それぞれ第二構成部材３２０の係合部３２１が係合される。さらにその状態で、当該係合部３１１及び係合部３２１の間の隙間に、後方からピンＰが挿通される。ピンＰが当該隙間に挿通された後、当該ピンＰの前端部が前方から押し潰される（かしめられる）。これによって、第一構成部材３１０と第二構成部材３２０とが互いに固定（接合）される（図９（ｂ）参照）。

このように構成されたスラストワッシャ３０１において、ピンＰの周囲には、薄肉部３１２及び薄肉部３２２によって、当該スラストワッシャ３０１の内周側と外周側とを連通する溝部が形成される。当該溝部によって、潤滑油がスラストワッシャ３０１の内周側と外周側とを行き来することができる。

以下では、図１０を用いて、第五実施形態に係るスラストワッシャ４０１について説明する。スラストワッシャ４０１は、主として第一構成部材４１０及び第二構成部材４２０を具備する。

第一構成部材４１０は、前後方向に略一定の厚みを有する板状の部材である。第一構成部材４１０は、正面視において長軸を左右方向に向けた略楕円形状に形成される。第一構成部材４１０は、前面と背面で異なる素材を用いられたバイメタル材によって形成される。これによって、第一構成部材４１０は、所望の性能（耐摩耗性、摩擦係数等）を有するように形成されている。

第二構成部材４２０は、前後方向に略一定の厚みを有する板状の部材である。第二構成部材４２０は、半円状（中心角が１８０度の略円弧状）に形成される。第二構成部材４２０は、径方向に沿って略一定の幅を有するように形成される。第二構成部材４２０は、単一種類の金属材料（前記バイメタル材よりも安価な材料）によって形成される。第二構成部材４２０には、貫通孔４２１が形成される。

貫通孔４２１は、第二構成部材４２０を前後方向に貫通する孔である。貫通孔４２１は、第二構成部材４２０の中央部に形成される。貫通孔４２１は、正面視において第一構成部材４１０と略同一形状（楕円形状）に形成される。

上述の如く構成された第一構成部材４１０及び第二構成部材４２０を組み合わせて、スラストワッシャ４０１が形成される。具体的には、接合工程Ｓ３において、図１０（ｂ）に示すように、第二構成部材４２０の貫通孔４２１に、第一構成部材４１０が圧入される。これによって、第一構成部材４１０と第二構成部材４２０とが互いに固定（接合）される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、ワッシャはスラスト方向の荷重を受ける用途（スラストワッシャ）に限らず、任意の用途に使用することができる。

また、ワッシャは円環状や半円状（中心角が１８０度の円弧状）に形成されるものに限らず、その他の円弧状（例えば、中心角が９０度の円弧状、中心角が６０度の円弧状等）に形成されるものであっても良い。

また、ワッシャを形成する材料は２つ（２種類）に限るものではなく、３種類以上の材料を組み合わせてワッシャを形成してもよい。

また、ワッシャの材料はバイメタル材や鉄系材料に限るものではなく、その他種々の材料（銅系材料、樹脂、セラミック等）を用いることが可能である。

また、適宜の材料（摺動材料）によってコーティングが施された構成部材と、コーティングが施されていない構成部材を組み合わせてワッシャを形成することも可能である。このように、コーティングが施される部材（構成部材）と施されない部材を分けることで、コーティング作業を容易に行うことができる。

また、複数の構成部材の厚さは全て同一でなくてもよい。例えば、バイメタル材で形成された構成部材と、鉄系材料で形成された構成部材を組み合わせてワッシャを形成する場合、鉄系材料で形成された構成部材の厚さを、バイメタル材で形成された構成部材よりも薄くしてもよい。これによって、バイメタル材で形成された構成部材で荷重を受けながらも、ワッシャ全体の軽量化を図ることができる。

また、複数の構成部材は、種々の方法（溶着、溶接、ろう付け、かしめ等）によって接合することが可能である。

また、ワッシャを形成する構成部材の個数は上記実施形態に限定されるものではない。

１ スラストワッシャ
１０ 第一構成部材
１１ 突出部
１２ 溝部
２０ 第二構成部材

Claims (5)

1. 複数の構成部材を互いに接合することで円弧状に形成されるワッシャであって、
   前記複数の構成部材のうち少なくとも１つの構成部材は、
   その他の構成部材とは異なる材料で形成され、
   前記複数の構成部材は、
   隣接する前記構成部材と係合される係合部を具備し、
   前記係合部は、
   当該係合部が形成される前記構成部材のその他の部分に比べて板厚方向の厚さが薄くなるように形成され、
   隣接する前記構成部材の前記係合部が互いに係合された状態でかしめられていることにより、隣接する前記構成部材が互いに接合されているとともに、前記係合部の一部によって溝部が形成されている、
   ワッシャ。
2. 前記複数の構成部材は、
   同一形状となるように形成される、
   請求項１に記載のワッシャ。
3. 前記複数の構成部材は、
   円弧状に形成されると共に、円周方向における端部から径方向外側に向かって突出する突出部を具備する、
   請求項２に記載のワッシャ。
4. 前記複数の構成部材のうち少なくとも１つの構成部材は、
   異なる複数の金属材料からなるバイメタル材によって形成される、
   請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のワッシャ。
5. 板状の第一素材及び前記第一素材とは異なる材料で形成された板状の第二素材を準備する準備工程と、
   前記第一素材から少なくとも１つの第一構成部材を得ると共に、前記第二素材から少なくとも１つの第二構成部材を得る構成部材形成工程と、
   前記構成部材形成工程で得られた前記少なくとも１つの第一構成部材及び前記少なくとも１つの第二構成部材を互いに接合することで円弧状のワッシャを形成する接合工程と、
   を具備し、
   前記第一構成部材及び前記第二構成部材はそれぞれ、
   互いに係合可能な係合部を具備し、
   前記係合部は、
   当該係合部が形成される前記第一構成部材又は前記第二構成部材のその他の部分に比べて板厚方向の厚さが薄くなるように形成されており、
   前記接合工程において、前記第一構成部材の前記係合部及び前記第二構成部材の前記係合部を互いに係合した状態でかしめることにより、前記第一構成部材及び前記第二構成部材を互いに接合するともに、前記係合部の一部によって溝部を形成する、
   ワッシャの製造方法。

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